Vad är Seebeck-effekten?

Seebeckeffekten beskriver ett termoelektriskt fenomen där temperaturskillnader mellan två olika metaller i en krets omvandlas till en elektrisk ström.

Seebeck-effekten upptäcktes 1821 och är ett av tre reversibla fenomen som beskriver liknande processer som rör termoelektricitet, konduktivitet och temperatur. Peltiereffekten observerades första gången 1834 och Thomsoneffekten förklarades först 1851.

Seebeck-effekten är uppkallad efter den östpreussiske vetenskapsmannen Thomas Johann Seebeck (1770-1831). 1821 upptäckte Seebeck att en krets gjord av två olika metaller leder elektricitet om de två platserna där metallerna ansluter hålls vid olika temperaturer. Seebeck placerade en kompass nära kretsen han byggde och märkte att nålen avböjdes. Han upptäckte att avböjningens storlek ökade proportionellt när temperaturskillnaden ökade. Hans experiment noterade också att temperaturfördelningen längs metallledarna inte påverkade kompassen. Men att ändra de typer av metaller han använde ändrade storleken som nålen avböjde.

Seebeck-koefficienten är ett tal som beskriver spänningen som produceras mellan två punkter på en ledare, där det finns en enhetlig temperaturskillnad på 1 kelvin mellan punkterna. Metallerna i Seebecks experiment reagerade på temperaturerna och skapade en strömslinga i kretsen och ett magnetfält. Omedveten om en elektrisk ström vid den tiden, antog Seebeck felaktigt att detta var en termomagnetisk effekt.

År 1834 beskrev den franske vetenskapsmannen Jean Charles Athanase Peltier (1784-1845) det andra närbesläktade fenomenet, nu känt som Peltiereffekten. I sitt experiment ändrade Peltier spänningen mellan metallledarna och upptäckte att temperaturen vid endera korsningen ändrades proportionellt. 1839 utökade den tyske vetenskapsmannen Heinrich Lenz (1804-1865) Peltiers upptäckt och beskrev värmeöverföringen vid korsningarna, beroende på i vilken riktning strömmen flyter längs kretsen. Även om dessa två experiment var fokuserade på olika delar av kretsen och de termoelektriska effekterna, kallas de ofta helt enkelt för Seebeck-Peltier-effekten eller Peltier-Seebeck-effekten.

År 1851 observerade den brittiske fysikern William Thomson (1824-1907), senare känd som den första baronen Kelvin, att uppvärmningen eller kylningen av en enda typ av metallledare från en elektrisk ström. Thomson-effekten beskriver graden av värme som skapas eller absorberas i en strömförande metall eller annat ledande material, utsatt för en temperaturgradient.

Termoelementtermometrar är elektrotekniska verktyg baserade på mätning av Seebeck-effekten och Peltier- och Thompson-effekterna. Termometrarna fungerar genom att omvandla den termiska potentialskillnaden till elektrisk potentialskillnad.